資源簡介

(共25張PPT)
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生活離不開電
火力發電原理及過程
化學能
熱能
機械能
電能
燃燒
蒸汽
發電機
第一節 原電池
第四章 化學反應與電能
火力發電存在的問題：
①使用的化石燃料屬于不可再生資源;
②化石燃料的燃燒會產生大量的有害物污染環境;
③能量經過多次轉化，能量利用率低。
【必修二P36】
能否將化學能直接轉化為電能？
伏打電池
電解液（H2SO4）
浸有電解液的濕布
正極
負極
A
鋅片
鋅片
浸有電解液的濕布
伏打電堆（Voltaic pile），又名伏打堆，是最早出現的化學電池，是在1800年由意大利物理學家亞歷山大·伏打伯爵發明。
探究實驗 討論與交流
實驗一： 觀察鋅片和銅片上現象和差別？
實驗二： 觀察鋅片和銅片上有何現象？推測原因
實驗三： 觀察電流表上有何現象？
注意電流表指針偏轉方向
Cu
銅鋅未連接時，鋅片表面有氣泡，銅片無明顯變化。
銅鋅未連接時
反應的離子方程式：
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋ H2↑
0
+1
0
+2
失 2e-
得 2×e-
銅鋅連接時，銅表面.出現大量氣泡，鋅表面也有氣泡。
電流表指針發生偏轉，說明導線中有電流產生
實驗操作
實驗現象
實驗結論
銅片上：無氣泡
鋅片上：逐漸溶解，有氣泡
銅片上：有氣泡
鋅片上：逐漸溶解
電流表：指針偏轉
鋅與稀硫酸反應生成氫氣，而銅不反應
裝置中發生反應生成氫氣，導線中有電流通過
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反應
還原反應
負極
正極
陽離子
陰離子
SO42-
發生溶解
產生氣泡
原電池總反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑
外電路
內電路
陰離子 負極
陽離子 正極
外電路
內電路
e－
I
一、原電池
化學能轉變為電能的裝置
（1）原電池定義：
（2）原電池的工作原理：
電極 電極材料 電極反應 反應類型 總反應
鋅片
Zn - 2e- = Zn2+
氧化反應
銅片
2H+ + 2e- = H2↑
還原反應
電子由鋅片經外電路流向銅片
負極
正極
Zn+2H+=Zn2++ H2↑
（負極 正極）
電子流向：
① 負極上還原性較強的物質失去電子發生氧化反應，
② 電子從負極經外電路流向正極，
③ 正極上氧化性較強的物質得到電子發生還原反應。
能
不能
不能
條件2：活潑性不同的兩個電極
Ag
Cu
條件1: 有自發氧化還原反應
（3）簡單原電池構成條件
能
能
不能
條件3:電極必須插入電解質溶液中
不能
能
條件4: 兩極相連形成閉合回路
原電池的構成條件
① 活動性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導體）
作電極；
② 兩極均插入電解質溶液；
③ 兩極相連形成閉合電路。
（金屬和氧化物；惰性電極等）
（或傳導離子的介質）
④ 一個自發的氧化還原反應。
Zn
Cu
稀H2SO4
D
2、用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發生的反應是( )
A.2H++2e- = H2 B.Zn-2e- = Zn2+
C.2H2O+4e-+O2 = 4OH- D.Ag++e- = Ag
1、根據Zn+Cu2+ = Zn2++Cu的反應原理設計一個原電池，當Zn為負極時，正極可以選用的金屬材料是( )
A.鎂 B.石墨 C.鋁 D.鉛
D
（4）電極反應式：
負極：Zn-2e- =Zn2+
正極：2H++2e- =H2
總反應式：
Zn+2H+= Zn2++H2
①負極發生氧化反應；
②正極發生還原反應；
③負極反應式+正極反應式=總反應式
稀硫酸
離子反應，應遵循電荷、
質量守恒、 電子守恒。
※常見簡單原電池：
A
Fe C
H2SO4 溶液
①
-
+
總反應：Fe + 2H+ = Fe 2+ + H2↑
Fe-2e-=Fe2+
負極：
溶解
2H++2e-=H2↑
正極：
氣泡
-
+
A
Zn Cu
CuSO4 溶液
總反應：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
Cu2+ +2e-=Cu
正極：
紅色物質析出
Zn-2e-=Zn2+
負極：
溶解
②
總反應：Mg+ 2H+ = Mg 2+ + H2↑
2H++2e-=H2↑
正極：
氣泡
Mg-2e-=Mg2+
負極：
溶解
③
A
Mg Al
H2SO4 溶液
-
+
總反應：2Al + 2OH - +2H2O = 2 AlO2 - + 3H2 ↑
6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH -
正極：
氣泡
Al - 3e- + 4OH - = AlO2 - +2H2O
負極：
溶解
-
+
A
Mg Al
NaOH溶液
④
（5）電子流向和電流流向
電子流向：
負極
正極
內電路
電流流向：
負極
正極
內電路
外電路
外電路
（6）原電池原理的應用
①比較金屬的活動性強弱
②加快氧化還原反應速率
如：實驗室用Zn和稀硫酸反應制H2，常用粗鋅或滴加CuSO4，
它產生H2的速率快。
已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。
③ 設計原電池
一般負極的活潑性較強。
-
+
A
Fe Zn
-
+
→
A
Fe C
鋼鐵的腐蝕
鋼鐵的防腐
討論2：如根據反應 Cu ＋ 2FeCl3 = 2FeCl2 ＋ CuCl2設計原電池？
A
-
+
Cu C或Pt
FeCl3溶液
正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
負極：Cu－2e－===Cu2＋
討論1：鋼鐵如何防腐？
討論1：某原電池的總反應方程式為2Fe3++Fe＝3Fe2+，能實現該反應的
原電池是（ ）
A、正極為Cu，負極為Fe，電解質溶液為FeCl3溶液
B、正極為石墨，負極為Fe，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液
C、正極為Fe，負極為Zn，電解質溶液為Fe2(SO4)3溶液
D、正極為Ag，負極為Fe，電解質溶液為CuSO4溶液
。。。
Fe3+
Cu
Fe
A
Fe3+
C
Fe
A
討論2：市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發現有大量鐵銹存在。
（1）“熱敷袋”是利用 放出熱量。
（2）炭粉的主要作用是 。
（3）加入氯化鈉的主要作用是 。
（4）木屑的作用是 。
鐵被氧化
與鐵屑、氯化鈉溶液構成原電池，加速鐵屑的氧化
氯化鈉溶于水、形成電解質溶液
使用“熱敷袋”時受熱均勻
把化學能轉化為電能的裝置。
閉合電路
電極相連
接觸傳導離子介質
自發的氧化還原反應分兩處進行
原電池
負極：
氧化反應
正極：
還原反應
e-
外電路
小結
正極
（PbO2）
鉛蓄電池
負極
（Pb）
氫氧燃料電池
負極 正極
（Pt） （Pt）
熔融碳酸鹽燃料電池
熔融態碳酸鹽
課后作業
1、復習本節課知識
2、《升華》

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